在当前能源危机与环境污染的大背景下,寻找高品质的可替代燃料是实现节能减排的重要途径之一。在众多可替代燃料中,生物柴油因其更清洁、可降解等良好品质而备受关注。为充分发挥生物柴油自身的优良特性,尽可能降低其劣势,本文将生物柴油与柴油按照不同体积配比掺混组成五种试验燃料:D100、D20B80、D50B50、D80B20、B100。以五种燃料为研究对象,在定容燃烧弹内研究燃油的喷雾、着火、燃烧和碳烟产生过程。本文主要的研究工作包括:（1）采用米氏散射法和高速纹影摄影法在定容燃烧弹内分别采集液相喷雾和整体喷雾图像,后经Matlab软件图像处理得到定量喷雾特征参数,研究环境背压、温度、喷射压力和燃料性质对喷雾特性的影响。（2）采用自然火焰发光法拍摄得到燃烧图像,后经数据处理得到定量的燃烧特征参数,包括:着火延迟期、火焰面积、火焰发光亮度、KL分布等,来研究燃油喷射压力和不同生物柴油掺混比例对燃烧特性的影响规律。喷雾特性的试验结果表明:生物柴油的掺混量增加,燃料更不易破碎、雾化,喷雾锥角、喷雾面积变小,但燃料的喷雾贯穿距有所增加。提高喷射压力,油束顶端动能增加,喷雾贯穿距、锥角、面积均有所增加。提高背压会抑制液滴往轴向方向发展,使油束往径向发展,因此会增大喷雾锥角,降低喷雾贯穿距,喷雾投影面积也会减小。提高环境温度可以加速液滴的蒸发和雾化程度,气相面积占比明显增多,燃油雾化率显著增加。燃烧特性的试验结果表明:随着生物柴油的掺混量增加,火焰面积越小、火焰发光亮度越弱且到达峰值的时刻越靠前。生物柴油的含氧量高、芳香烃含量低、热值低,增加生物柴油的掺混量,平均火焰温度越低且碳烟含量也降低。随着生物柴油掺混量的添加,燃料的的高温区域和高碳烟区域明显减少。提高喷射压力,燃料湍动能增加,促进了燃料与空气混合的程度,可以缩短着火延迟期、提高火焰浮起距离,降低碳烟排放,一定程度上可以改善燃烧质量。